Khi tìm hiểu về sự biến đổi nội năng của một lượng khí xác định, (I) Một nhóm học sinh cho rằng: "Nếu một lượng khí nhận được hoặc mất đi năng lượng nhiệt thì nội năng của nó thay đổi khi giữ
21/28
Khi tìm hiểu về sự biến đổi nội năng của một lượng khí xác định,
(I) Một nhóm học sinh cho rằng: "Nếu một lượng khí nhận được hoặc mất đi năng lượng nhiệt thì nội năng của nó thay đổi khi giữ cho thể tích không đổi".
(II) Để kiểm tra nhận định trên, nhóm học sinh dùng: một xi-lanh (có pít-tông) được gắn cố định trên giá đỡ, một cảm biến đo nhiệt độ của khí trong xi-lanh, một bình đựng nước cách nhiệt và thực hiện thí nghiệm theo các bước sau:
Bước 1: Dùng pít-tông hút một lượng khí xác định vào xi-lanh; Ghi số chỉ \({T_0}\) của cảm biến nhiệt độ; Giữ pít-tông cố định, đổ nước nóng vào bình cho ngập hết phần xi-lanh chứa khí; Ghi số chỉ \({T_1}\) ở cảm biến nhiệt độ khi số chỉ ổn định. Nhóm học sinh thu được kết quả \({T_1} > {T_0}\).
Bước 2: Thay nước nóng bằng nước đá đang tan. Nhóm học sinh thu được kết quả \({T_2} < {T_0}\).
(I) là giả thuyết của nhóm học sinh.
Thí nghiệm ở bước 2 cho thấy nội năng của khối khí trong xi-lanh giảm khi khối khí mất năng lượng nhiệt.
Không cần giữ pít-tông cố định ở bước 2.
Kết quả thí nghiệm đã xác nhận giả thuyết của nhóm học sinh.
a) Nội dung (I) là một dự đoán có cơ sở về mối quan hệ giữa nhiệt lượng và nội năng trong điều kiện đẳng tích, đây chính là giả thuyết khoa học để nhóm học sinh tiến hành thực nghiệm kiểm chứng.
⇒ a đúng.
b) Ở bước 2, khi tiếp xúc với nước đá đang tan, nhiệt độ khối khí giảm (\({T_2} < {T_0}\)). Vì pít-tông cố định (\(A = 0\)), việc giảm nhiệt độ đồng nghĩa với việc khối khí đã tỏa nhiệt ra môi trường và nội năng của nó giảm đi.
\( \Rightarrow {\rm{b}}\) đúng.
c) Để kiểm chứng giả thuyết (I) là xét sự thay đổi nội năng khi "giữ cho thể tích không đổi", nên ở cả bước 1 và bước 2 đều bắt buộc phải giữ pít-tông cố định. Nếu pít-tông di chuyển, thể tích thay đổi sẽ sinh công hoặc nhận công, làm sai lệch kết quả thực nghiệm về mối quan hệ thuần túy giữa nhiệt và nội năng.
⇒ c sai.
d) Kết quả bước 1 \(\left( {{T_1} > {T_0}} \right.\) khi nhận nhiệt) và bước 2 \(\left( {{T_2} < {T_0}} \right.\) khi mất nhiệt) trong điều kiện thể tích không đổi đã chứng minh rằng nội năng thay đổi khi có sự trao đổi năng lượng nhiệt, hoàn toàn phù hợp với giả thuyết ban đầu.
\( \Rightarrow \) d đúng.